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ATLAS est l'un des détecteurs qui équiperont le collisionneur proton-proton du LHC au CERN. L'un des enjeux majeurs de cette expérience est la recherche du boson de Higgs car ce dernier constituerait une des clés de notre compréhension de la physique des particules dans le cadre du modèle standard et dans celui du modèle supersymétrique. Dans le cadre de cette expérience, j'ai participé à la construction du pré-échantillonneur central, l'un des sous-détecteurs d'ATLAS. La construction des deux tiers des secteurs du pré-échantillonneur ainsi que leurs tests de validation ont été réalisés au Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble. Deux secteurs ont été ensuite montés sur la face avant d'un module du calorimètre électromagnétique d'ATLAS et testés au CERN à l'aide de faisceaux d'électrons, de photons et de muons. J'ai participé à ces tests et j'ai analysé les données puis les ai comparées aux résultats obtenus à partir d'une simulation Monte-Carlo utilisant GEANT3. J'ai aussi assuré une étude sur la séparation gamma / pi0 qui s'avère être très importante pour évaluer la capacité du calorimètre électromagnétique à détecter le boson de Higgs dans le canal H0 -> gamma gamma.

Malgré l'accord remarquable entre le modèle standard et les nombreuses mesures de précision effectuées depuis quelques décennies, la physique des particules a encore bien des mystères à éclaircir. L'un deux concerne la violation de la parité et la masse des neutrinos. Pour résoudre cette énigme, le modèle symétrique et le mécanisme du See-Saw prédisent l'existence de nouveaux bosons de jauge (W$_R$ et Z') et de neutrinos droits de Majorana N$_l$. Si ces nouvelles particules ont des masses voisines de quelques TeV/c2, le LHC et son détecteur ATLAS devraient en permettre la découverte, grâce aux processus qui sont décrits dans cette thèse : $pp \to W_(R) \to eN_(e) \to eejj$ et $pp \to Z' \to N_(e)N_(e) \to eejjjj$. Ceux-ci conduisent non seulement à des jets hadroniques mais aussi à des électrons dans l'état final. L'énergie et la position de ces derniers sont reconstruites dans un calorimètre électromagnétique à argon liquide. Avant d'y interagir, les électrons produits au point de collision rencontrent une certaine quantité de matière inerte, où il perdent une partie de leur énergie. Afin de compenser cet effet et ainsi maintenir la résolution en énergie à un niveau acceptable, on installe un pré-échantillonneur sur la face interne du calorimètre électromagnétique. Cette thèse en présente les principales performances.

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la construction du pré-échantillonneur central qui équipera le calorimètre électromagnétique du détecteur ATLAS au LHC. Le pré-échantillonneur consiste en une couche active de 11 mm d'argon liquide dont le rôle est de prendre en compte la perte d'énergie des particules dans la matière présente en amont du calorimètre.<br> Une série de tests a été élaborée afin de contrôler les différents composants du pré-échantillonneur. Deux secteurs (1/32 du détecteur), dans leur version finale, ont été construits par la collaboration ATLAS-pré-échantillonneur puis montés à l'ISN de Grenoble. Ils ont ensuite été testés à température ambiante et dans de l'azote liquide à l'aide d'un banc de test approprié. Les performances : tenue à haute tension, réponse électronique à un signal test, bruit des cellules de détection, diaphonie, etc... sont conformes aux exigences. Ces deux secteurs ont été ensuite montés au CERN devant un module du calorimètre électromagnétique et testés en faisceau en 1998 et en 1999. L'analyse des données prises lors de ces tests, comparée aux simulations Monte Carlo, a montré que le pré-échantillonneur accomplit parfaitement son rôle. La résolution en énergie du système pré-échantillonneur plus calorimètre en fonction de la quantité de matière placée en amont a été mesurée, ainsi que la linéarité et l'uniformité de la réponse de l'ensemble du système.